KR820002281B1

KR820002281B1 - Nuclear fuel storage

Info

Publication number: KR820002281B1
Application number: KR7802727A
Authority: KR
Inventors: 베빌라커 프랭크
Original assignee: 엘돈 에이취, 루더; 컴버스쳔 엔지니어링 인코오포레이티드
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1982-12-13

Abstract

An arrangement for storing nuclear fuel units in a pond contg. water comprises numerous containment chambers which have neutron sbsorbing walls between them which extend over the active fuel length. The walls consist of plates, one plate forming one wall, and neutron absorbing plates (26,28) are located parallel to these. The appts. is cheap and can store fuel of an enrichment greater than that which has been forcast. part of the investment in the rack can be deferred for some years until increased capacity is required.

Description

Nuclear fuel storage

제1도는 연료 저장 격자선반의 일반적인 배치를 도시하는 평면도.1 is a plan view showing a general arrangement of a fuel storage lathe.

제2도는 제1도의 부분적인 측면도.2 is a partial side view of FIG.

제3도는 앵글형 삽입부재가 설치되어진 9개의 저장체 상자에 관한 세부적인 측면도.3 is a detailed side view of nine storage boxes provided with angled inserts.

제4도는 삽입부재의 위치를 도시하기 위하여 제3도의 상자들중 하나를 인접측면을 제거하고 단면으로 도시한 측면도.FIG. 4 is a side view of one of the boxes of FIG. 3 with the adjoining side removed, showing the position of the insertion member in cross section.

제5도는 앵글 삽입부재들이 설치되고 부가적으로 유독성 제어판(poison plate)들이 설치된 격자선반 개구를 도시하는 도면.5 shows a grating shelf opening with angle inserts installed and additionally with poison plates.

제6도는 중성자 유독성 제어상자가 설치된 격자선반 개구부를 도시하는 도면.6 shows a lattice lathe opening with neutron toxicity control box installed.

본 발명은 핵연료 저장장치로써, 푸울(pool)안에 핵연료체를 저장하기 위한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for storing nuclear fuel bodies in a pool as a fuel storage device.

원자로 연료원소체는 보통 저장푸울안에 저장하는데 이 푸울은 새로운 연료체나 사용한 연료를 집적시킬 수 있다. 푸울은 붕산화되어질 물로써 채워진다. 이것은 감속재로써 연료체의 냉각에 유효하고 또한, 물은 붕산화될 때 극독화한다. 물론 저장재료가 임계적이거나 초임계적인 형태로 되는 것을 방지하는 것이 필수적인 것이다.Reactor fuel elements are usually stored in storage pools, which can accumulate new or used fuel. The pool is filled with water to be borated. This is effective for cooling the fuel body as a moderator, and also detoxifies water when borated. Of course, it is essential to prevent the storage material from becoming critical or supercritical.

저장푸울은 원자로로부터 제거되어질 연료체의 저장소를 마련하기 위해 최초 설비건조시 마련되어야만 한다. 이때에는 저장푸울은 이것의 최종 용량을 저장할 수 있을 필요는 없다. 그리고 만일 처음의 저장격자 선반을 사용한다면 현재의 투자는 비싼 저장체 재료의 투자를 필요로 하게 된다. 만일 그러한 투자를 늦출수 있다면 분명히 경제적인 절약이 될 것이다.Storage pools must be provided during initial plant construction to provide a reservoir of fuel to be removed from the reactor. The storage pool does not need to be able to store its final capacity at this time. And if the first storage lattice shelf is used, the current investment requires the investment of expensive storage material. If you can slow it down, there will certainly be economic savings.

대부분의 저장장치는 특수한 농축용으로 설계되어 있으므로 미래의 어떤 시점에서 부가적인 농축연료에 대하여 완전히 무용하게 된다. 붕산수가 이러한 부가적인 농축을 보충하도록 푸울안에서 사용된다고는 하지만 붕소함유량에 완전히 의존한다는 것은 불안전한 일이다. 푸울이 누설되거나 물이 새로운 물로 교환시켜야만 할 때, 붕소함량은 떨어지게 된다. 더욱이 작동오차의 포텐셜(potential)이 있으므로 붕소농도가 안전수준으로 유지되지 않는다.Most storage devices are designed for special enrichment, which makes them completely useless for additional enriched fuels at some point in the future. Although boric acid water is used in the pool to compensate for this additional concentration, it is unsafe to rely completely on the boron content. When the pool leaks or the water has to be replaced with new water, the boron content drops. Furthermore, there is a potential of operating errors, so boron concentrations are not maintained at safe levels.

저장격자 선반은 1977년 1원 18일 프랭크 배빌라키에게 허여된 미합중국 특허 제4004154호에 예시된 것같이 프럭스 트랩(flux trap)원리를 사용하여 설계되어 있다. 그러한 장치에 있어서, 스테인레스 강판은 판사이에 담겨진 물과 함께 저장될 연료체를 밀접하게 둘러싼다. 연료료부터 빠른 중성자는 판을 통과하고 물에 의하여 열수위가 감속된다. 그러한 열수위(thermal level)에서는 판을 통해 연료로 중성자가 되돌아 갈수가 없다. 각 농축연료의 필요공간은 잘 알려진 핵물리학 원리에 의해 계산되어 진다. 다수의 판을 갖는 구조의 허용오차를 유지하기 위한 고유손실이 있는데 허용오차는 이와 동시에 유지되어야만 한다.Storage lattice lathes are designed using the flux trap principle as illustrated in US Pat. No. 4004154, issued to Frank Babilaki on 18/1/1977. In such a device, the stainless steel sheet closely surrounds the fuel body to be stored with the water contained between the plates. From the fuel charge, fast neutrons pass through the plates and the water level is slowed down by the water. At such thermal levels, neutrons cannot return to the fuel through the plates. The required space for each enriched fuel is calculated by well-known nuclear physics principles. There is an inherent loss in order to maintain the tolerances of multiple plate constructions, which must be maintained at the same time.

본 발명의 목적은 격자 상자의 용량을 크게 해야할 필요가 있을때까지 몇 년 동안 연료저장 격자 상자의 투자분을 지연시키는 것이다.It is an object of the present invention to delay the investment of fuel storage gratings for several years until it is necessary to increase the capacity of the gratings.

다른 목적은 계획된 것보다 더 큰 농축연료 저장능력을 확보하는 것이다.Another aim is to ensure a greater capacity for enriched fuel storage than planned.

또 다른 목적은 프럭스 트랩형 저장격자선반의 경비를 절감하기 위한 것이다.Another purpose is to reduce the cost of the flux trap storage lathe.

물이 채워진 푸울안에 사용하는 핵연료 저장장치는 수직으로 연장된 개구부를 갖는 달걀 격자판 구조의 형태로 스테인레스강 같은 재료로 제조되어 진다. 인접 개구부는 개구부사이에 저장될 연료의 실질길이 높이를 통하여 연장된 공통벽을 갖고 있다. 연료를 고농축 연료로서 채워지는 서양장기판의 형태로, 또는 연료가 효율낮은 농축연료로 되는 경우 모든 구멍내에 저장되는 그러한 기본 구조로 저장된다. 스테인레스강 같은 재료의 다수의 삽입부재는 이러한 개구부에 끼워지기에 적합하게 되어 있다. 삽입부재는 개구부의 측면에 인접한 평행한 두판을 갖고 있으며 판은 저장된 연료의 실제길이보다 일반적으로 크거나 같은 길이로써 연장되어 있다. 판이 각 구멍내에 동일한 위치에 저장되므로 수극(Water Gap)과 프럭스 트랩은 인접한 연료저장위치 사이에 형성된다. 이 삽입부재는 후에 추가될 수도 있어서 더 높은 농축연료를 각 개구부에 저장될 수도 있다.Fuel storage devices for use in water-filled pools are made of material such as stainless steel in the form of an egg grating structure with vertically extending openings. Adjacent openings have a common wall extending through the actual length height of the fuel to be stored between the openings. The fuel is stored in the form of a long board filled with fuel as a highly concentrated fuel, or in such a basic structure that is stored in all holes when the fuel is a low efficiency concentrated fuel. Many inserts of material such as stainless steel are adapted to fit in these openings. The insertion member has a parallel headboard adjacent to the side of the opening and the plate extends generally greater than or equal to the actual length of the stored fuel. Since the plates are stored at the same location in each hole, water gaps and flux traps are formed between adjacent fuel storage locations. This insert may be added later so that higher concentrated fuel may be stored in each opening.

더 큰 농축연료를 저장할 필요가 있을 때는 유독성 제어판을 설치된 삽입판에 의해 형성된 수극에 추가될 수도 있으면 또는 삽입판과 교환시킬 수도 있다. 이에 대신하여 또는 부가적으로 더 높은 농도의 연료저장을 위하여 연료체를 감싸는 고속 중성자 흡수 제어판을 설치할 수도 있다. 이때에 감싸는 상자와 동일한 크기의 연료체를 저장하는데 있어서의 물리적인 문제로 인하여 삽입부재를 제거하여야 한다고 보통 생각된다. 이렇게 설치된 스테인레스강 상자들은 효과적인 트랩을 형성하는 작용을 한다.When it is necessary to store larger concentrated fuel, a toxic control panel may be added to the water gap formed by the installed insert or may be replaced with the insert. Alternatively or additionally, a high speed neutron absorption control panel may be provided to enclose the fuel body for higher concentration fuel storage. At this time, it is generally considered that the insertion member should be removed due to a physical problem in storing fuel bodies of the same size as the wrapping box. The stainless steel boxes thus installed serve to form an effective trap.

스테인레스강 삽입물과 유동 제어판은 각각 달걀 운반용 상자의 저장용량에 도달될 때까지는 필요하지 않다. 따라서 이러한 물품의 구입은 수년동안 연기될 수가 있다. 저장된 연료가 처음의 계획보다 더 농축된 것이라면 유독 제어판에 대한 연기 결정은 새로 나타나는 필요사항을 만족시키도록 판내에서 더 증가된 유독성 제어를 가능하게 한다.Stainless steel inserts and flow control panels are not required until the storage capacity of the egg carton is reached, respectively. Thus, the purchase of such items may be delayed for several years. If the stored fuel is more concentrated than the original plan, the decision to postpone the toxic control panel will allow for more toxic control in the plates to meet emerging requirements.

비록 저장선반이 프럭스 트랩원리에 의하여 적소에 모든 삽입부재와 함께 최초에 설치한다 하더라도 구조의 비용을 경감시킬 수 있다. 기본 공차를 본래의 달걀 운반용 칸막이 격자구조에서 유지되어야 하는 반면에 기본 구조 공차에 대하여 동시적으로 유지될 필요가 없는 한 삽입부재는 고유 공차를 갖도록 형성된다.Although storage shelves are initially installed with all inserts in place by the flux trap principle, the cost of the structure can be reduced. The inserts are formed to have inherent tolerances, while the basic tolerances have to be maintained in the original egg conveying lattice structure, while they do not have to be maintained simultaneously with respect to the basic structural tolerances.

제1도와 제2도는 일반적인 배치도로서 스테인레스강판(10)으로 형성된 달걀운반용 격자형 구조이다. 격자선반의 전 높이를 통해 연정된 이 판은 일반적으로 그 길이가 저장된 연료체의 실제 길이와 동등하거나 더 커야하며, 연료체가 선반내에 저장할때는 서로 인접하여야만 한다. 저장될 연료체를 저지하기 위해서 지지바(12)가 선반의 하부를 관통하여 지나간다. 저농도의 연료는 각 개구부에 저장되어질 것이다. 일반적으로 저장되리라 생각되는 고농도의 연료(전형적으로 약 3.5 내지 4.0 중량%의 우라늄 235)는 개구부(15, 17, 19, 20)를 사용함으로써 안전하게 서양장기판 형태로 저장되어진다. 공간중심에 대한 실중심에 저장된 최고 농도의 연료를 안전하게 저장시킬 것이다. 다만 구멍들이 1/2만 사용되기 때문에 저장형태로써의 선반용량의 1/2용량을 제한된다.1 and 2 is a general layout diagram of a lattice structure for egg transport formed of a stainless steel plate (10). These plates, connected through the full height of the lathe, should generally have a length equal to or greater than the actual length of the stored fuel body and should be adjacent to each other when the fuel body is stored in the rack. A support bar 12 passes through the bottom of the shelf to block the fuel to be stored. Low concentrations of fuel will be stored in each opening. High concentrations of fuel (typically about 3.5 to 4.0 wt% uranium 235), which are generally thought to be stored, are safely stored in the form of a western substrate by using openings 15, 17, 19, and 20. It will safely store the highest concentration of fuel stored in the center of space. However, since only 1/2 of the holes are used, the capacity of the shelf as a storage form is limited.

이러한 방법으로 저장상자의 저장용량으로 사용되므로 용량을 증가시키는 것이 필요할 것이다. 이러한 것은 제3도와 같이 스테인레스강 또는 다른 중성자 흡수재료의 삽입부재(24)를 부가시키므로써 성취할 수 있다. 이러한 삽입부재는 미리 계획된 거리만큼 떨어져서 구멍에 인접한 측면에 대하여 평행한 두판(26, 28)으로 형성되어 있다. 적절한 거리와 연료농축용량은 저장될 연료의 총질량과 달걀운반용 구조의 판(10)과 삽입부재(24) 그리고 박스의 측면과 판사이의 수극(30)을 고려하여 계산되어 진다. 제2도 및 제3도에서 잘 나타나 있듯이 4개의 정방향 구멍(34)를 달걀운반용 격자상자의 판(10)에 만든다. 삽입부재는 구멍(34)를 막기 위해서 굽혀지고 상방으로 연장된 탭(tap, 36)을 가지고 있다. 탭연장부(38)은 탭(38)에 용접되어 있고 구멍(34)를 통하여 탭이 지나가는 것을 방지한다. 삽입부재는 지지바(12)상에 지지되며 탭의 기능은 저장연료를 제거할 때 제위치에서 삽입물질을 유지, 존속시키는 것이다.In this way it is necessary to increase the capacity as it is used as the storage capacity of the storage box. This can be accomplished by adding an insertion member 24 of stainless steel or other neutron absorbing material as shown in FIG. This insertion member is formed of two plates 26, 28 parallel to the side adjacent to the hole at a predetermined distance apart. Appropriate distances and fuel concentrations are calculated taking into account the total mass of fuel to be stored and the plate 10 and the insert 24 of the egg transport structure and the water gap 30 between the sides of the box and the plate. As shown in FIGS. 2 and 3, four forward holes 34 are made in the plate 10 of the grid for egg transport. The insertion member has a tab 36 that is bent and extended upwardly to close the hole 34. The tab extension 38 is welded to the tab 38 and prevents the tab from passing through the hole 34. The insertion member is supported on the support bar 12 and the function of the tab is to keep and retain the insertion material in place when removing the stored fuel.

고농도의 연료를 저장하여야 할 때 몇가지 선택이 가능하며, 그 각각은 붕소 10 또는 하프늄(hafnium)을 함유한 재료같은 고중성자 흡수판을 사용하는 것을 포함한다. 제5도에 의하면 유독제거판(40, 42)는 삽입부재(24)와 구멍의 측판(10)사이의 수극안에 설치된다. 예시된 개개의 구조에 있어서 이 판들은 탭연장부(38)을 뒤고 굽히고 판을 삽입하므로써 삽입될 수 있을 것이다. 그것들은 탭자체로부터 또는 바닥에 달걀운반용 격자구조에 부가된 추가 지지부재상에 지지된다. 저장될 연료의 농축도는 이때에 프럭스 트랩원리의 배치에 대하여 논의될 항목으로써 유독제어판을 고려하여 산정되어야 한다.There are several choices when storing high concentrations of fuel, each of which involves the use of high neutron absorbing plates such as boron 10 or hafnium-containing materials. According to FIG. 5, the poison removal plates 40 and 42 are provided in the water gap between the insertion member 24 and the side plate 10 of a hole. In the individual structures illustrated, these plates may be inserted by bending the tab extensions 38 and inserting the plates. They are supported from the tabs themselves or on an additional support member added to the egg transport grid at the bottom. The concentration of fuel to be stored should be estimated in consideration of the toxic control panel as an item to be discussed at this time on the arrangement of the flux trap principle.

부가적으로 농축된 연료저장의 수정된 방법은 제5도의 유독 제어판(40, 42)를 삽입부재(24)와 함께 제거되어 있는 제6도에 도시되어 있다. 상업적으로 이용가능한 스테인레스강 또는 고속중성자 흡수 유독제어재료의 정방형 저장상자(50)가 개구부내에 설치되어 바아(12)상에 지지될 수 있다. 이러한 방법으로 저장될 연료의 농축도는 물리적 구조에 따른 핵물리학적 원리에 의해 다시 산정되어야만 한다.In addition, a modified method of enriched fuel storage is shown in FIG. 6, in which the toxic control panels 40, 42 of FIG. 5 are removed with the insert 24. FIG. A square storage box 50 of commercially available stainless steel or high speed neutron absorbing toxic control material may be installed in the opening and supported on the bar 12. The concentration of fuel to be stored in this way must be recalculated by nuclear physics based on its physical structure.

Claims

In nuclear fuel storage devices used in water filled with pools, eggs are transported with neutron-absorbing material having a vertically extending square opening and a common wall extending between the openings at a height equal to or longer than the length of the storage fuel. A plurality of inserts made of a neutron absorbing material having a lattice structure, a first plate fitted in each opening and parallel to one side of the opening, the plate having a length equal to or longer than the seal length of the storage fuel, and the opening; And a device for supporting the insertion member in the opening together with the first and second plates spaced at regular intervals from the parallel side of the device, and for supporting the fuel to be stored at the interface between the plate and the side of each opening. Nuclear fuel storage device characterized in that.